Geoforskere tilbyder nye beviser for, hvordan Adirondack -bjergene dannede sig

Dannelsesmekanismen for Adirondack-bjergene i upstate New York har længe udgjort et geologisk mysterium, siger seismologiforskere ved det nærliggende University of Massachusetts Amherst. Nogle få er blevet foreslået, men indtil for nylig var værktøjer til at evaluere dem ikke på plads, siger postdoktor Xiaotao Yang og adjunkt Haiying Gao.

Nu, ved hjælp af en avanceret seismisk billeddannelsesmetode og data, der kun er tilgængelige i de seneste fem år, de har konstrueret en detaljeret model af den tektoniske plade – skorpen og den øverste stive kappe af litosfæren under det nordøstlige USA – ned til omkring 62 miles (100 km), hvor de opdagede en "pude" med lav tæthed, relativt let stenmateriale. De siger, at en søjle af dette lettere materiale ser ud til at have presset sig op under Adirondacks, muligvis udvidet af varme, at danne de kuppelformede bjerge.

"For første gang, vi har nogle direkte beviser på strukturer under Adirondack-bjergene, og vi viser, at denne egenskab og en tidligere periode med opløftning er forbundet med en meget større skala, regionale situation, " siger Yang.

"Vi foreslår, at geologiske processer udløste strømmen af ​​denne lavere densitet, relativt let og flydende lavhastighedsmateriale fra et stort reservoir ind i et brud eller et ledigt rum, og det samlede sig der i en søjle og blev løftet op. Det kan også have været varmt og termisk udvidet." Detaljer vises i American Geophysical Union journal, Geofysiske forskningsbreve .

En måde forskerne kan differentiere denne pude og søjle af unormalt materiale på er ved at måle hastigheden af ​​seismiske bølger, der rejser gennem Jorden, Yang forklarer. "Seismiske bølger rejser langsommere gennem den lave tæthed, lavhastighedsmateriale sammenlignet med omgivende sten."

Han og Gao kortlagde dette lavhastighedsmateriale omkring 31 til 52 miles (50-85 km) under Adirondack-bjergene. "Disse lavhastighedsfunktioner kan være et resultat af astenosfærens stigning, et svagt lag under litosfæren, " bemærker forskerne. "Den opadgående kraft af den opstrømmende asthenosfærestrøm, sammen med mulig termisk udvidelse, kan have leveret den mekanisme, der dannede Adirondack-bjergene."

Spørgsmålet om, hvordan forskellige bjerge dannes, har eksisteret i mange år, Yang siger, og til meget store funktioner såsom 1, 500-mile Appalachian Mountain Range, tektoniske pladegrænsekollisionsprocesser er relativt velforståede. Men for bjerge, der ligger helt inden for en ret stabil tektonisk plade, kendt som interkratoniske bjerge, løftemekanismer, der ikke er grænserelaterede, er mindre tydelige.

"Vi vil gerne vide mere om dannelsen af ​​denne slags bjerge, " siger Yang. "Før denne undersøgelse, vi havde mistanke om, at pladen blev skubbet op nedefra for at danne en kuppel, men der var ingen beviser for eller imod denne idé."

Til dette arbejde, han og Gao brugte data fra National Science Foundations EarthScope-program, en bærbar række seismometre udstationeret over hele USA og bevæget sig systematisk fra vest til øst over en årrække i de nedre 48 stater. Data i det nordøstlige USA har været offentligt tilgængelige siden 2013. Før EarthScope, indsamling af sådanne data var "hit eller miss, "Yang siger, fordi seismometre var ujævnt og sparsomt fordelt.

"EarthScope gav meget finere datadækning, "tilføjer han." Det gav en virkelig unik mulighed for at tillade os at gennemføre denne undersøgelse, ikke kun på grund af tætheden af ​​stationer, men de var jævnt fordelt, hvilket gav os mere en 3D-forståelse af funktionerne. For at få et klarere billede, vi udnyttede en avanceret teknik, involverer simulering af seismiske bølger, der formerer sig i 3-D Earth. "

"I stedet for at bruge jordskælvsbølger, vores teknik udvinder seismiske bølger fra baggrundsstøj mellem hver to stationer, udnytter de tæt fordelte seismiske stationer. Du har også brug for en måde at håndtere processen med en enorm mængde data, " tilføjer han. Til dette, de brugte Massachusetts Green High Performance Computing Center i Holyoke, Massachusetts.

Baseret på deres observationer, han og Gao tror nu, at for mellem 90 og 120 millioner år siden, den tektoniske plade under det nordøstlige USA passerede over et geologisk "hot spot", "som nu er under det vestlige Atlanterhav, ud for kysten af ​​Massachusetts, kendt som New England seamounts. Nogle undersøgelser tyder på, at New England-regionen var opløftende på det tidspunkt, som kunne være et resultat af hot spot opvarmning. Hot-spot-aktiviteterne kan også have bidraget med varme til processer, der danner Adirondack-bjergene.

Ud over finansiering fra NSF og NSF's EarthScope-program, dette arbejde blev støttet af opstartsfinansiering fra UMass Amherst til Gaos seismologiske laboratorium.